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Hilbert-Symbole |
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zive
Aktiv  Dabei seit: 25.11.2010 Mitteilungen: 39
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 |     Themenstart: 2012-07-05 14:21
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Ich habe eine konkrete Frage, die ich für einen Beweis benötige.
Welche rationale Zahlen kann man mit 2x²-5y² darstellen? Dafür benötige ich die Hilbert Symbole.
Also bringe ich es auf eine Form: 2x²-5y²-cz²=0.
Wobei c die rationale Zahl ist.
Nun brauche ich für die HilbertSymbole die bekannte Form: ax²+by²-z²=0. Die Minus machen mir kein Problem, jedoch stören die Koeffizienten. Da einer der Koeff -1 sein muss damit ich die Hilbert Symbole verwenden kann. Wie kann ich das schaffen. Mit dividieren würde ich Brüche bekommen...
[ Nachricht wurde editiert von zive am 05.07.2012 15:51:11 ]
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zive
Aktiv  Dabei seit: 25.11.2010 Mitteilungen: 39
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 |     Beitrag No.1, vom Themenstarter, eingetragen 2012-07-05 14:25
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@fru
hab die lösung der legendre symbole schon gefunden und das thema schnell geändert, weil diese frage etwas wichtiger ist. kann mir jemand wegen dem thema hier oben helfen?
[ Nachricht wurde editiert von zive am 05.07.2012 15:52:40 ]
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fru
Senior  Dabei seit: 03.01.2005 Mitteilungen: 20152
Aus: Wien
 |     Beitrag No.2, eingetragen 2012-07-05 15:47
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EDIT/on
Die folgende Antwort bezieht sich auf die ursprüngliche Aufgabenstellung, die mittlerweile vom Themenstarter vollständig gelöscht (und durch eine ganz andere ersetzt) wurde.
EDIT/off
Hallo Zive!
Anwenden des quadratischen Reziprozitätsgesetzes reduziert Deine Frage auf das (wesentlich einfachere!) Problem, alle Primzahlen zu finden, die modulo 5 zu einem Quadrat kongruent sind.
Liebe Grüße, Franz
[ Nachricht wurde editiert von fru am 05.07.2012 16:08:08 ]
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zive
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 |     Beitrag No.3, vom Themenstarter, eingetragen 2012-07-06 14:18
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hat niemand eine idee :-?
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ZetaX
Senior  Dabei seit: 24.01.2005 Mitteilungen: 2057
Aus: Wenzenbach
 |     Beitrag No.4, eingetragen 2012-07-06 14:33
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zive
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 |     Beitrag No.5, vom Themenstarter, eingetragen 2012-07-06 15:21
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Wie kommst du auf diese Darstellung? Warum setzt du a'=ac, b'=bc und z'=cz? Wird hier nochmals die Gleichung mit c multipliziert oder?
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ZetaX
Senior  Dabei seit: 24.01.2005 Mitteilungen: 2057
Aus: Wenzenbach
 |     Beitrag No.6, eingetragen 2012-07-06 15:25
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Ja, die andere Seite ist ja eh 0.
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zive
Aktiv  Dabei seit: 25.11.2010 Mitteilungen: 39
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 |     Beitrag No.7, vom Themenstarter, eingetragen 2012-07-06 15:41
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Nun komme ich auf eine Gleichung:
-10*c² + 3*c +1 = 0 mod 8 (kongruent Null mod 8)
Auflösen: c= -5 mod 8 und c=2 mod 8.
Kann das sein? Oder habe ich da etwas falsch gemacht?
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ZetaX
Senior  Dabei seit: 24.01.2005 Mitteilungen: 2057
Aus: Wenzenbach
 |     Beitrag No.8, eingetragen 2012-07-06 16:28
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c=2 ist jedenfalls keine Lösung mod 8. Wie genau ist diese Gleichung denn zustandegekommen¿
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zive
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 |     Beitrag No.9, vom Themenstarter, eingetragen 2012-07-06 17:08
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zive
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 |     Beitrag No.10, vom Themenstarter, eingetragen 2012-07-06 17:19
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Ok so komme ich auf die Gleichung:
Zuerst bringe ich es auf die Form die ich für die Hilbert Symbole brauche. So wie du es vorhin beschrieben hast. Also:
2cx² - 5cy² - z² = 0
Es gibt dann die Produktformel für Hilbertsymbole:
 
\ produkt(((2c,-5c)/p),p)=1 (muss hier im hilbertsymb nochmals klammern da es sonst nicht richtig im zähler steht) für p=\inf ist es =1. Weil eines von beiden >0 ist. für alle anderen p (ausser p=2) ist es auch 1, da 2c und -5c ''p-adische Einheiten'' sind. für p=2 ist also der wichtige Spezialfall. So: ((2c,-5c)/2) ist genau dann 1, wenn (laut Formel aus buch) (-1)^((2c-1)(-5c-1)/(2*2))=1 ist. Das geht nur wenn (2c-1)(-5c-1)/(2*2)==0 mod 2 oder: (2c-1)(-5c-1) == 0 mod 8 oder: -10c^2+3c+1 == 0 mod 8.
[ Nachricht wurde editiert von zive am 06.07.2012 17:37:33 ]
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ZetaX
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 |     Beitrag No.11, eingetragen 2012-07-06 18:02
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Wieso sollten 2c und -5c p-adische Einheiten sein¿ Das gilt nur wenn p kein Teiler von 10c ist.
Die Formel sollte desweiteren nur gelten, wenn beide Einträge ungerade sind, was hier nicht gegeben ist, da auf jeden Fall 2c und möglicherweise sogar -5c gerade ist.
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zive
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 |     Beitrag No.12, vom Themenstarter, eingetragen 2012-07-06 18:32
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Das erste stimmt, p könnte ja ein Teiler von 2c sein oder von -5c.
Die zweite Behauptung stimmt laut meiner Info nicht. Die Formel gilt sogar für gerade Einträge so viel ich weiß.
---
ausserdem ändert das für den Fall p=2 gar nichts. Passt diese Gleichung wenigstens?
[ Nachricht wurde editiert von zive am 06.07.2012 18:33:13 ]
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ZetaX
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 |     Beitrag No.13, eingetragen 2012-07-06 18:53
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Für gerade Einträge ergibt die Formel doch nicht einmal Sinn, da der Exponent dann oftmals keine ganze Zahl ist. Was heißt es, dass dies für p=2 garnichts ändert¿ Die genannte Gleichung hat als einzige Lösung c=3=-5 mod 8, aber ich halte die Gleichung für irrelevant das eigentliche Problem betreffend.
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zive
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 |     Beitrag No.14, vom Themenstarter, eingetragen 2012-07-06 21:04
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Ok stimmt.
Nur wie würdest du das ganze Problem angehen?
Die Frage lautet:
Welche rationale Zahlen kann man mit 2x²-5y² darstellen?
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ZetaX
Senior  Dabei seit: 24.01.2005 Mitteilungen: 2057
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 |     Beitrag No.15, eingetragen 2012-07-07 01:54
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Nach Hasse-Minkowski ist es genau dann darstellbar, wenn es lokal darstellbar ist, also wenn alle lokalen Hilbertsymbole 1 sind. Die endlichen Primstellen welche nicht 10c teilen hast du ja schon behandelt, genauso die unendliche. p=2 kann man dann mit einer Fallunterscheidung abarbeiten (betrachte die zu lösende Gleichung erst einmal z.B. mod 8 und versuche herauszufinden, wann sie vermutlich lösbar ist), p=5 analog (und einfacher). Die restlichen p reduzieren sich dank Hensels Lemma auf ein Legendre-Symbol. Es gibt schon explizite Formeln, diese müsste man aber eigentlich erst einmal beweisen.
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zive
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 |     Beitrag No.16, vom Themenstarter, eingetragen 2012-07-09 14:48
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Welche Gleichung meinst du genau?
Diese: 2cx² - 5cy² - z² = 0 ??
2012-07-07 01:54 - ZetaX in Beitrag No. 15 schreibt:
p=2 kann man dann mit einer Fallunterscheidung abarbeiten (betrachte die zu lösende Gleichung erst einmal z.B. mod 8 und versuche herauszufinden, wann sie vermutlich lösbar ist)
Welche restlichen p? Wir haben ja nun alle Fälle behandelt? Für 2, 5, alle anderen die nicht Teiler sind und für unendlich.
2012-07-07 01:54 - ZetaX in Beitrag No. 15 schreibt:
Die restlichen p reduzieren sich dank Hensels Lemma auf ein Legendre-Symbol. Es gibt schon explizite Formeln, diese müsste man aber eigentlich erst einmal beweisen.
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ZetaX
Senior  Dabei seit: 24.01.2005 Mitteilungen: 2057
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 |     Beitrag No.17, eingetragen 2012-07-09 15:01
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Ja, diese Gleichung. Du musst ja für jedes einzelne p die Lösbarkeit entscheiden, und du hast bisher nichts zu den p|c gesagt.
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zive
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 |     Beitrag No.18, vom Themenstarter, eingetragen 2012-07-09 15:07
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Danke! Ich schau mal wie weit ich komme!
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zive
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 |     Beitrag No.19, vom Themenstarter, eingetragen 2012-07-09 16:38
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Schon bei p=2 hab ich einige Probleme..
 
\ Das Hilbertsymbol ((2c,-5c)/2) kann ich so auftrennen laut Formel: ((2c,-5c)/2)=((2,-5c)/2)((c,-5c)/2). Dann hab ich beim ersten, genau dann 1 wenn: ((2,-5c)/2)=1 <=> (-1)^((-5c-1)/8)=1 <=> (-5c-1)/8=0 mod 2 <=> c==3 mod 16. Beim zweiten (für c ungerade,also c und -5c 2-adische Zahlen) ((c,-5c)/2)=(-1)^((c-1)(-5c-1)/(2*2)) <=> -5c^2+4c+1==0 mod8 <=> c==5 mod 8 oder c== 7 mod 8. Lösung c==3 mod 16 passt jedoch mit keider der beiden oben zusammen. Was mach ich falsch?
[ Nachricht wurde editiert von zive am 09.07.2012 16:53:55 ]
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ZetaX
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 |     Beitrag No.20, eingetragen 2012-07-10 10:51
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\ Im ersten Teil hast du schon wieder einen Exponenten der nicht immer ganzzahlig ist \(da fehlt wohl ein Quadrat\). Im zweiten Teil verpasst du am Ende die Hälfte der Lösungen, auch c == 1,3 mod 8 funktionieren. Du sparst dir außerdem etwas Arbeit, wenn du vorher noch ((c,-c)/2)=1 anwendest. Zudem solltest du bedenken, dass diese Formeln nicht wirklich nützlich zur Berechnung sind. Zum Beispiel ist die viel bessere Regel, dass ((2,c)/2)=1 wenn c == +-1 mod 8 ist. Analog ist für ungerade a,b genau dann ((a,b)/2)=1 wenn mindestens eines von a und b == 1 mod 4 ist. Diese Sichtweise erspart dir unnötiges Lösen quadratischer Gleichungen mod 8 sowie Fehler im allgemeinen.
[ Nachricht wurde editiert von ZetaX am 10.07.2012 10:52:23 ]
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zive
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 |     Beitrag No.21, vom Themenstarter, eingetragen 2012-07-11 20:13
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So also:
 
\ ((2c,-5c)/2)=((2,-5c)/2)((c,-5c)/2)=((2,-5)/2)((2,c)/2)((c,5)/2)((c,-c)/2) ergibt: ((2,-5)/2)=-1 laut Formel. ((2,c)/2) <=> (c^2-1)/8=1 mod2 (weil ich -1 möchte damit es sich wieder auf eins aufhebt, oder?!?) <=> c^2=9 mod 16. ((c,5)/2)=1 <=> c=1 mod2 (also nur ungerade!!??! falsch schon einmal!) ((c,-c)/2)=1. Damit erhalte ich diese falsche Lösung. Ich weiß wirklich nicht wie ich nun auf die richtige komme. Hab jetzt wirklich alles versucht. Sogar wenn ich die Anfangsgleichung mit 2 multipliziere statt mit c.
[ Nachricht wurde editiert von zive am 11.07.2012 20:14:31 ]
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